基于安卓的垃圾分类游戏开发

基于安卓的垃圾分类游戏在幼儿期环境教育中的开发

1. 引言

环境因素被视为影响智慧城市发展的因素，因为城市的环境将在居民生存中应用技术。智能环境是由快速发展技术所支持的环境。因此，我们需要重视环境保护的社区。环境教育若从幼儿期开始实施，将能更有效地开展。幼儿期与成人的特点不同，幼儿的成长和发展方式具有独特性。因此，我们需要一种符合幼儿特点的教学媒介。游戏是一种强大的教育工具，只要适当使用即可发挥其作用[1]。

本研究开发了一款基于安卓的手机游戏，作为幼儿期环境教育的教育媒介。所开发的游戏是一款环境类游戏，旨在向幼儿传授废物知识。废物是指动物、人类和植物产生的不再被使用的残留物质，以固体、液体或气体形式排放。废物也是人类各种活动所产生的后果。随着家庭垃圾处理量的增加，废物总量也随之增长。

高频率的活动开展以及现代社会日益增长的需求。每天，家庭/住户产生的废物在数量上通常占据最高比例，还有非常危险的医院和工业废物，以及来自公共交通枢纽、市场、娱乐场所、学校、办公室等公共场所的废物[2]。

与减废和处理活动相关的宣传已广泛开展，例如通过学校、政府、地区及其他环保组织进行的培训活动，其中一种方式是建立垃圾银行[3]。然而，由于社区对环境的意识较低，垃圾银行的建设尚未全面实施。因此，环境教育应从幼儿期开始。幼儿期是一群正处于独特成长与发展过程中的儿童，他们根据自身的成长发展阶段具有特殊的成长与发展模式。采用游戏方式进行学习，能够为儿童营造更加轻松的学习氛围，使他们在学习过程中不会感到疲劳，因为该游戏模式所呈现的内容本身就是一种游戏[5]。作为教学媒介的教育游戏，不仅能提高学习动机，还能提升学生的学习成效。使用移动设备进行游戏化学习的学生所取得的学习成果，高于使用电子书应用进行学习的学生[6]。其中一款开发的关于环境教育的游戏是“垃圾抓取者”游戏。

“垃圾抓取者”作为一款教育游戏，能为儿童提供有关周围环境中各类废物的新知识，并教导儿童不乱扔垃圾。“垃圾抓取者”教育游戏在娱乐性和学习性方面均获得了最高评价[7]。

关于废物的环保游戏具有类似寻宝游戏的情节。该游戏的角色选择符合幼儿期的特点。游戏中包含了垃圾类型介绍、废物管理方法以及家庭垃圾分类等内容。本游戏旨在提升儿童的认知能力，进而支持智能环境领域的政府项目。此外，游戏设置了游戏路径，可训练幼儿期儿童的心理测量能力，以进行各种垃圾的分类。本游戏使用Adobe Flash和Photoshop软件进行角色设计，并以安卓作为平台开发。期望此游戏能成为一种教学媒介，帮助幼儿提高认知能力，识别垃圾类型，学会垃圾分类，并增强环保意识。

2. 文献综述

2.1 教学媒介

媒体一词源自拉丁语 medius，字面意思是中间、中介或媒介。而在阿拉伯语中，媒体是信息从发送者传递给接收者的中介或信使[8]。海尼奇等人认为，媒体（media）是媒介（medium）的复数形式，媒介可被定义为信息从发送者传递到接收者的中介或桥梁[9]。根据格尔拉赫和艾利的观点，媒体是指能够创造条件使学生获得知识、技能或态度的人、材料和事件，例如教师、教科书和学校环境[8,9]。教学媒介是一种可用于学习的技术性传播工具。教学媒介是传递学科内容的物理手段。

2.2 游戏

游戏是涉及玩家决策的活动，通过在特定内容限制下努力实现目标。游戏是玩家之间进行的竞赛，他们遵循一定规则相互互动，以达成特定目标。游戏中必须存在竞争，以便吸引玩家持续参与，这种竞争可以表现为胜利与失败。玩家必须能够找到策略或解决问题的方法，以便赢得游戏。

游戏是一种使用电子媒体的娱乐媒体，旨在尽可能吸引玩家，使玩家获得满足感。玩游戏可作为教学媒介。教育游戏是一种非常有趣的活动，可以作为一种具有教育意义的方法或工具。

2.3 安卓系统

根据安纳卓苏丁·萨法特（《基于安卓的智能手机和平板电脑应用程序编程》），安卓是一种开放的、基于Linux操作系统的手机操作系统。任何人都可以在自己的设备上使用安卓。安卓为开发者提供了一个开放平台，使其能够创建供各种移动设备使用的应用程序。

3. 研究方法

本研究采用瀑布模型方法，包含以下4个步骤：

3.1 分析

在此步骤中，将对系统和用户需求进行分析，以对废物游戏进行分类。

3.2 设计

设计阶段包括若干步骤：准备基本构思、目标、主题、目标受众、技术、媒体（平台），确定游戏类型、游戏玩法设计，确定资源和关卡设计，确定工具，确定游戏图形，确定音频，确定分数以及制作游戏故事板。

3.3 实施

在此阶段，所有已完成的设计将被实施。该阶段通过开发游戏菜单（包括第一关、第二关和第三关）、学习（展示有关有机废物和无机废物知识的菜单）、退出（关闭应用程序的菜单）以及制作人员名单（游戏设计菜单）来完成。该游戏基于安卓平台，使用Unity 3D游戏引擎开发。

3.4 测试

在此阶段，通过在原型/示例游戏上进行试玩测试，对所创建的游戏玩法进行初步试验，以验证各个关卡的游戏玩法。根据试玩测试结果，开发并整合所有已设计的角色、资源、游戏引擎及相关元素。所采用的测试方法是黑盒测试，以全面测试功能界面应用系统。同时，通过使用李克特量表并经专家验证其可行性的调查来进行数据收集。

4. 结果与讨论

垃圾分类游戏是一款使用C++编程语言和3D Unity游戏引擎开发的二维动画游戏。该游戏在安卓平台上运行，最低配置要求为Android 4.1 节豆。该垃圾分类游戏包含4个菜单按钮：开始游戏、学习、退出和制作人员名单。游戏的初始界面如图1所示。游戏菜单是启动游戏的按钮。该游戏共有4个关卡，每个关卡对应不同的类别。游戏页面如图2所示。每一关的游戏分数会在游戏层的右上角显示。当用户成功完成每个任务后，游戏将进入下一关。当所有关卡均成功完成后，将显示最终得分。最终得分界面如图3所示。学习页面提供有关垃圾类型的知识信息，包括有机废物和无机废物。学习页面的界面如图4所示。退出菜单是用于关闭游戏应用的按钮。而制作人员名单菜单则是显示游戏开发团队的页面。开发团队信息如图5所示。

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测试分为两个阶段进行。第一阶段是进行试玩测试。试玩测试针对已设计的游戏玩法，在原型游戏/模拟程序上进行。原型测试结果显示，所有游戏玩法设计均能正常运行。根据试玩测试结果，开展最终游戏开发。游戏完成后，需再次通过包含15个测试场景项目的黑盒测试进行测试。用于对受访者进行测试的黑盒测试工具是由专家验证过的问卷，其被评定为可适当使用。每个测试场景项目得分为1，因此最终计算结果具有100%百分比。该百分比表明，此废物分类游戏中的每个软件运行良好。

5. 结论

基于瀑布模型方法开发了使用二维动画的安卓环境游戏。该游戏应用在安卓平台上运行，使用Unity 3D游戏引擎构建。所使用的编程语言为C++。初步测试通过垃圾分类游戏原型的试玩测试完成。根据试玩测试结果，我们完善了游戏的所有元素。开发完成的游戏通过预先设计的测试场景进行黑盒测试。根据测试结果，问卷中各项指标的使用率达到100%。这意味着垃圾分类游戏用户友好，可在安卓平台上顺利运行。因此，垃圾分类游戏可作为环境教育中的技术型学习媒介。